水環(huán)境是環(huán)境構成要素之一，也是受人類破壞和影響最嚴重的領域，水環(huán)境污染已成為當今世界主要環(huán)境問題之一，水環(huán)境科學研究特別是水環(huán)境污染分析備受矚目。水環(huán)境污染分析對象種類廣、含量低，因此分析手段必須具備靈敏、準確、高速、自動化等特點，為解決所面臨的種種現(xiàn)實問題，水環(huán)境污染分析動用了現(xiàn)代分析化學中幾乎所有的檢測技術和手段，如使用等離子發(fā)射光譜、原子熒光光譜、氣相色譜-質譜聯(lián)用、高效液相色譜等。在繼續(xù)發(fā)展大型、精密監(jiān)測系統(tǒng)的同時，小型便攜式、自動連續(xù)、簡易快速的監(jiān)測技術的研究同樣迫在眉睫。在這一領域的研究過程中，微流控芯片技術起到了極其重要的作用。

微流控芯片，又稱為芯片實驗室或生物芯片，是一種以在微米尺度的空間中對流體進行操控為主要特征的技術，具有將化學和生物實驗室的基本功能微縮到一個幾平方厘米大小芯片上的能力，其目標是通過分析化學、微機電加工、計算機、電子學、材料學及生物學、醫(yī)學等學科的交叉，實現(xiàn)從樣品處理到檢測的微型化、自動化、集成化及便攜化。

微流控芯片技術在水環(huán)境污染中的應用

微流控芯片技術在水環(huán)境污染分析中的研究尚處于起步階段，因此多集中于優(yōu)先污染物的相關報道，主要包括重金屬、營養(yǎng)元素、有機污染物和微生物等。

1、用于水體中重金屬檢測的微流控芯片系統(tǒng)

隨著工農業(yè)的發(fā)展，越來越多的重金屬如汞、鉻、鉛、銅、鎳、釩等被排放入水體，不僅會對水生動植物產生毒害作用，還能通過富集作用進入生物鏈，對整個生態(tài)環(huán)境構成嚴重威脅。對上述重金屬的檢測，雖然可以使用高精度的原子吸收光譜和原子熒光光譜等方法。但是在應對突發(fā)性污染物泄露事件，或者對一個區(qū)域進行連續(xù)監(jiān)測的情況下，仍需要快速、高效的檢測工具。使用光刻法搭配濕法刻蝕技術，成功研制了一種微流控芯片，該芯片利用魯米諾發(fā)光性質，成功地對硝酸鈷進行了測定。與此同時，通過簡單的改造之后，該微全分析系統(tǒng)還能成為檢測過氧化氫或者二氧化氮的裝置，并可以與信號傳遞裝置結合起來，成為一種自帶無線信號發(fā)射功能的設備。

基于紙的微流控器件近幾年的發(fā)展也很迅速，相對于具有類似功能的微流控設備，它具有操作簡單，不需要外援設備，可多元檢測等優(yōu)點，開發(fā)出了一種可以用來檢測多種重金屬的紙芯片，顯示了良好的靈敏度。

2、用于水體中營養(yǎng)鹽測定芯片系統(tǒng)

用于營養(yǎng)鹽測定的微流控芯片系統(tǒng)多數(shù)是基于分光光度的檢測原理，運用現(xiàn)代微細加工技術將各種光電元件加以集成，例如，一種用于水體中磷酸鹽檢測的微流控芯片系統(tǒng)，該系統(tǒng)配有數(shù)據(jù)的發(fā)射裝置，可以在目標區(qū)域的不同位置分別布置對該區(qū)域的磷酸鹽污染狀況進行全方位的實時監(jiān)測，檢測限量最低為0.3mg/L。

賈宏新等提出了一種三層雜交結構微流控芯片，在玻璃片上加工微反應通道，用PDMS加工氣體滲透膜和具有接受通道的PDMS底片，實現(xiàn)了溶液中銨根正離子反應、生成的氨氣擴散分離、吸納、溴百里酚藍顯色和光度檢測在微流控芯片上的集成化。

3、用于水體中有機污染物分析芯片

水體中除含有無機污染物外，更大量的是有機污染物，它們以有毒性和使水中溶解氧減少的方式對生態(tài)系統(tǒng)產生影響，危害人體健康，因此有機污染物的數(shù)量是評價水體污染狀況的極為重要的指標。這一類污染物由于其含量較低，通常需要進行前期的預處理，微流控芯片的優(yōu)點體現(xiàn)在可以將前期的預處理以及后期的檢測進行集成，并且具有較高的萃取/富集效率等。

4、用于水體中微生物檢測芯片系統(tǒng)

水體中的微生物按其粒徑，屬于顆粒有機碳范圍，其種類群可以反映水體生態(tài)特征和一些重要的污染狀況，是水體生態(tài)調查中的常規(guī)監(jiān)測指標。在其測定過程中，流式細胞術是最為準確、快速的方法。但其設備昂貴、體積龐大、需要專人操作，不適合現(xiàn)場、連續(xù)監(jiān)測要求，基于鞘流式流體控制的微流控芯片的出現(xiàn)在一定程度上克服了這些局限，并可能實現(xiàn)儀器的集成化、小型化、自動化和便攜化。